Joule (unité)

Joule (unité) : encyclopédie physique

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Voir « joule » sur le Wiktionnaire.

Le joule (symbole : J) est une unité dérivée du système international (SI) pour l'énergie, le travail et la quantité de chaleur^[1]. L'unité doit son nom au physicien anglais James Prescott Joule.

Sommaire

[modifier] Définition

On définit cette unité comme étant le travail d'une force de un newton dont le point d'application se déplace de un mètre dans la direction de la force :

$\rm 1 J = 1 N \cdot m = 1 kg \cdot m^2 \cdot s^{-2}$

L'expression du joule en unité de base du système international est donc le kilogramme mètre carré par seconde au carré^[1].

Bien que le joule soit homogène au newton-mètre, cette dernière appellation est réservée au moment d'une force afin que l'unité rende compte de la façon dont cette grandeur est définie^[2].

[modifier] Autres définition usuelles

Le concept d'énergie étant utilisée dans de nombreux domaines scientifiques, un certain nombre de définitions pratiques du joule sont possibles. Par exemple, un joule est le travail fourni par un circuit électrique pour faire circuler un courant de un ampère à travers une résistance de un ohm pendant une seconde :

$\rm 1 J = 1 \Omega \cdot A^2 \cdot s = 1 W \cdot s = 1 kg \cdot m^2 \cdot s^{-2}\,$

Un joule est aussi l'énergie fournie par une puissance de 1 watt pendant une seconde.

[modifier] Dans la vie courante

1 joule dans la vie de tous les jours représente approximativement :

l'énergie requise pour élever de un mètre une pomme de 102 grammes dans le champ de pesanteur terrestre ;
la quantité d'énergie produite sous forme de chaleur en un centième de seconde par une personne au repos ;
l'énergie nécessaire pour élever la température d'un gramme d'air sec de un degré Celsius.

[modifier] Conversions

D'autres unités d'énergie sont exprimables en joules :

la calorie : 1 calorie = 4,1855 joules ;
la thermie qui vaut 1 million de calories, soit 4,1855 millions de joules ;
le kWh qui est l'énergie fournie par une puissance de un kilowatt pendant une heure soit 3 600 000 J.

Un joule vaut exactement :

10⁷ ergs ;
1 pascal-mètre cube.

Un joule est approximativement égal à :

6,24150636309.10¹⁸ eV (electronvolts) ;
9,8692.10^-3 litre-atmosphère.

Le térajoule, abrégé TJ, est souvent utilisé dans les brochures relatives aux consommations énergétiques de type nationales. Le préfixe téra correspond à 10¹² (mille milliards) :